자율주행 생체 나노로봇의 개발

나노 로봇의 기능들 

나노 로봇의 발전해야 할 방향 

[객원 에디터 7기 / 한동욱 기자] 우리 몸 안에서 자율주행하며 치료하는 생체로봇을 한 번쯤 상상해 봤을 것이다. 현재 생체 나노로봇은 이미 사용되고 있으며, 특히 의료 분야에서 큰 활약을 하고 있다. 크기가 작으면서 움직일 수 있는 로봇은 몸에 대해 더 잘 알려주고 보기 어려운 부분을 더 쉽게 보여줄 수 있는 기능이 있다. 우선 나노봇이란 로봇보다 1000배 정도 더 작은 10억 분의 1미터인 1 나노미터의 크기인 로봇이다. 

한국의 연구진이 세포보다 작은 크기의 초소형 로봇을 개발하여, 자율주행으로 질병을 찾아내고 치료하는 기술을 세계 최초로 개발했다고 발표되었다. 이 연구는 기초과학연구원(IBS)의 나노의학 연구단을 이끌고 있는 천진우 단장(연세대 언더우드 특훈교수) 연구팀에 의해 이루어졌다. 

이번 연구에서 개발된 생체 나노로봇은 유전자 신호를 감지하고 자율적으로 ‘클러치’를 작동하는 스마트한 기능을 갖추고 있다. 클러치는 이 기계의 핵심 요소로, 엔진의 동력을 전달하거나 차단하는 역할을 한다. 또한, 200 나노미터 크기의 매우 작은 영역 내에 엔진, 로터, 클러치 등의 기계 장치를 탑재하여 특정 질병 인자를 탐지하고 세포와 상호작용하여 생체 신호를 조절할 수 있다. 이전에 개발된 나노로봇에서는 클러치 기능을 구현하지 못하였으나, 이번 연구팀은 독창적인 구조를 설계하여 성공적으로 클러치를 적용시켰다.

이 나노로봇은 다공성 구형 로터 안에 자성 엔진을 갖추고 있으며, 환경인자를 감지하여 특정 유전자 신호를 감지하면 클러치가 작동되며 엔진의 힘을 로터에게로 전달한다. 이렇게 작동하는 나노로봇은 세포와 상호작용하여 생체 신호를 기계적으로 조절할 수 있다. 이번 연구 결과는 세계적인 바이오 나노로봇 분야 권위자인 페어 피셔 교수로부터 높은 평가를 받았으며, 자율주행 자동차처럼 로봇이 스스로 주변을 감지하고 판단할 수 있는 기술적 혁신을 만들었다. 

이 나노 로봇이 현재 발전해야 할 것은 약물 전달, 신경계 조절, 유전자 치료, 내부 모니터링 등이 있다. 

나노 로봇은 특정 부위로 약물을 정확하게 전달하는 데 사용될 수 있다. 이는 암 치료나 신경 질환 등의 치료에 있어서 부작용을 최소화하고 효과를 극대화할 수 있도록 해준다. 또한, 나노 로봇은 신경계 조절에도 활용이 된다. 신경 세포와의 상호 작용을 통해 신경 질환의 치료에 사용되거나 아니면 인공적으로 신경 활동을 조절하여 통증 관리나 우울증 치료 등에 사용될 수 있다. 유전자 쪽에서는 나노로봇이 손상된 조직을 돕거나 아니면 유전자 치료를 하는 데 사용될 수 있다. 마지막으로 내부 모니터링은 실시간으로 몸 상태를 체크하여, 미래에는 대장내시경에 사용될 가능성이 있다.